DE69309792T2

DE69309792T2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Schmelzbeschichtung

Info

Publication number: DE69309792T2
Application number: DE69309792T
Authority: DE
Inventors: Udo Wolfgang Buecher; Trevor James Horton
Original assignee: BHP Steel JLA Pty Ltd; Courtaulds Australia Pty Ltd
Current assignee: BHP Steel JLA Pty Ltd; Courtaulds Australia Pty Ltd
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2013-07-08
Also published as: DE69309792D1; KR940005323A; JP3290257B2; KR100253547B1; SG41967A1; IN179443B; NZ248084A; MY113345A; CA2099550C; EP0578219B1; EP0578219A1; ES2102554T3; CN1085133A; MX9304069A; US5407697A; JPH06198243A; CA2099550A1; ATE151669T1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung bezieht sich auf die Beschichtung von Substraten mit Verfahren, bei denen Beschichtungsmaterial als Flüssigkeit auf das Substrat aufgebracht wird, die von einem festen Körper des Materials abgeschmolzen wird. In diesem Zusammenhang schließt der Ausdruck "Flüssigkeit" Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, die in ihrer Beschaffenheit weichen, formbaren Feststoffen ähnlich sein können, sowie leicht fließende Flüssigkeiten ein. Die Methode zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf ein Substrat wird nachfolgend als "Schmelzbeschichten" bezeichnet. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf kontinuierliche Schmelzbeschichtungsverfahren zum Aufbringen eines Überzugs aus in der Hitze aushärtender Polymerfarbe auf ein Metallblech.

STAND DER TECHNIK

Grundsätzlich ist Schmelzbeschichtung bis jetzt so durchgeführt worden, daß ein Körper des Beschichtungsmaterials gegen das Substrat gepreßt wird, während sich eines am anderen vorbeibewegt und gleichzeitig veranlaßt wird, daß das Material von der Vorderseite des an dem Substrat reibenden Körpers abschmilzt.
In einigen Fällen wurde die Hitze zum Schmelzen des Beschichtungsmaterials als Folge der Reibungswärme erzeugt, die aus dem Druck und der Bewegung zwischen dem Körper und dem Substrat entsteht. In diesen Fällen ist der Druck zwischen dem Körper und dem Substrat zwangsläufig hoch. Es kann auffolgende Patentbeschreibungen Bezug genommen werden, die als Beispiele für diese bekannte Schmelzbeschichtungstechnik dienen: US 4,959,190 (Thomas et al.), US 4,930,675 (Bedford et al.) und US 3,553,007 (Hennig).
In anderen Fällen wurde das Substrat vorgewärmt, so daß die Oberfläche des an dem Substrat reibenden Körpers in erster Linie durch Leitung von dem Substrat erhitzt wird. In diesen Fällen kann der Druck zwischen dem Körper und dem Substrat niedriger sein, aber er war immer zumindest ausreichend, um die Erzeugung einer kontinuierlichen Ablagerung auf dem Substrat zu gewährleisten. Typische Beispiele für dieses Schmelzbeschichtungsverfahren sind in den Patentbeschreibungen US 3,630,802 (Dettling), US 3,551,184 (Dremann et al.), US 2,327,739 (Peters) und AU 10071/92 des Anmelders offenbart.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der letztgenannten Verfahrenstechnik, bei der die Hitze durch Vorwärmen des Substrats zugeführt wird. In Bezug auf diese Verfahrenstechnik muß der Reibungsdruck sorgfältig kontrolliert werden oder ein Zusatzverfahren durchgeführt werden, um eine Endbeschichtung mit der benztigten Stärke zu erhalten.
Demzufolge wird gemäß der US 3,551,184 zuerst ein klebender, dünner Film aus metallisch leitfähigem Lithium durch "Benetzen" des Substrats mit Lithium gebildet, wobei das Substrat weit über dem Schmelzpunkt von Lithium ist, und dieser Klebefilm wird dann durch Aufschütten von geschmolzenem Lithium darauf dicker gemacht; in ähnlicher Weise wird bei der US 2,327,739 ein anfänglicher Selen-Dünnfilm, der durch sorgfältige Steuerung der Substrattemperatur auf einen Wert knapp über dem Schmelzpunkt von Selen gebildet wird, selbst mit einer oder mehreren weiteren Ablagerungen überlagert, um eine gewünschte Stärke zu erreichen; bei der US 3,630,802 steuert ein Meßtor die Stärke einer überdicken Ablagerung von polymerem Material auf einem Trägerband, vermutlich mit unerwünschtem Überlaufen an den Bandrändern; während bei der AU 10071/92 andere relevante variable Parameter, wie die Substratgeschwindigkeit und -temperatur konstant gehalten werden, und der Druck zwischen einem Block einer polymeren Farbzusammensetzung und einem Stahlblech so eingestellt ist, daß eine Abscheidungsmenge entsprechend der geforderten Dicke der Endbeschichtung verbürgt ist und dann konstant gehalten wird, um dieses Verhältnis beizubehalten.
Daher kann die Dicke der fertigen Beschichtung in den Verfahren der AU 10071/92 als konstanter Parameter für einen Beharrungszustand angesehen werden, der dadurch eingerichtet wird, daß alle relevanten Faktoren, darunter auch die Last auf den Körper, die den Druck zwischen dem Körper und dem Substrat bestimmt, im wesentlichen konstant gehalten werden. In der Praxis ist es jedoch nicht machbar, solche Faktoren, wie die Substrattemperatur und die Körperbeschaffenheit, vollkommen konstant zu halten, so daß stets eine gewisse unerwünschte Abweichung in der Beschichtungsdicke auftritt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine alternative Methode zum Steuern der Flüssigkeitsabscheidung und der letztendlichen Beschichtungsdicke in Schmelzbeschichtungsverfahren für die kontinuierliche Aufbringung von Polymerfarben auf Metallblech bereit, mit der die oben angeführten unerwünschten Eigenschaften in Bezug auf die in der US 3,630,802 und der AU 10071/92 beschriebenen Erfindungen beseitigt werden. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn dünne Farbüberzüge gefordert sind.
Die Erfindung besteht aus einem Verfahren zum kontinuierlichen Bestreichen zumindest eines Teiles zumindest einer Seite eines sich bewegenden Substratbandes unter Verwendung einer Farbzusammensetzung auf Basis eines in der Hitze aushärtenden Polymers mit einer Glasumwandlungstemperatur, aufweisend die Schritte Vorwärmen des Bandes auf eine Vorwärmtemperatur über der Glasumwandlungstemperatur, Bewegen des vorgewärmten Bandes mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit, Antreiben eines festen Blocks der Farbzusammensetzung entlang einer Achse des Blocks zum Anstoßen an der Seite des vorbeilaufenden Bandes mit einer vorgegebenen Blockgeschwindigkeit, so daß veranlaßt wird, daß eine flüssige Ablagerung der Farbzusammensetzung von dem Block weg auf die Seite des Bandes aufgetragen wird, und danach weiteres Erhitzen der Ablagerung zur Erzeugung eines in der Hitze ausgehärteten Farbüberzugs, der zumindest den Teil der Seite des Bandes bedeckt.
In einigen Fällen bedeckt die Erstablagerung die Fläche des zu bestreichenden Substratbandes im wesentlichen gleichmäßig, d. h. die Breite des festen Farbblocks entspricht im wesentlichen der Breite der fertigen Farbfläche des Bandes, und die Bandgeschwindigkeit und die Blockgeschwindigkeit werden so ausgewählt, daß eine kontinuierliche Ablagerung erzeugt wird. Auf diese Weise wird die Erstablagerung nach dem Trocknen oder Aushärten infolge der Weitererhitzung direkt zum Endüberzug. Falls bevorzugt, können derartige kontinuierliche Ablagerungen vor dem Fixieren geglättet werden.
In anderen Fällen bedeckt die Erstablagerung eine geringere Fläche des Substratbandes als die zu bestreichende Fläche, und dann weist das Verfahren der Erfindung den weiteren Schritt des Verteilens der Ablagerung zu einer im wesentlichen gleichmäßigen Schicht auf, die die zu bestreichende Fläche bedeckt, bevor diese Schicht weiter erhitzt wird, wie vorhin erwähnt, um einen in der Hitze ausgehärteten Farbüberzug zu erzeugen, der dann die fertige Farbfläche wird.
In diesen letztgenannten Fällen kann die Erstablagerung eine kontinuierliche Ablagerung sein, die eine Fläche des Substrats bedeckt, die kleiner ist als die fertige Farbfläche, aber dort, wo dünne Farbüberzüge gefordert sind, ist es eine diskontinuierliche Ablagerung. Eine derartige diskontinuierliche Ablagerung kann eine Fläche einnehmen, die dieselbe Ausdehnung besitzt wie die fertige Farbfläche; aber dort, wo es umständlich ist, einen Block mit genau derselben Breite wie das Band vorzusehen, kann die diskontinuierliche Ablagerung unbeschadet eine Fläche einnehmen, die schmaler ist als die fertige Farbfläche.
Erfindungsgemäß wird die Abscheidungsmenge pro Flächeneinheit des Substratbandes und damit die Dicke des fertigen Farbüberzugs gänzlich von der Bandgeschwindigkeit und der Farbblockgeschwindigkeit bestimmt, so daß kleinere Abweichungen in der Bandtemperatur oder Farbblockbeschaffenheit keinen nachteiligen Einfluß mehr auf das fertige Produkt haben.
In einfachen Ausführungsformen sind sowohl die Bandgeschwindigkeit als auch die Blockgeschwindigkeit so eingestellt, daß sie der geforderten Abscheidungsmenge entsprechen. Um die Abscheidungsmenge abzuändern, könnten eine oder beide nach Bedarf nachgestellt werden. In bevorzugten Ausführungsformen wird die Bandgeschwindigkeit jedoch konstant gehalten, und die Blockgeschwindigkeit wird nach Bedarf von einer eingestellten Nominalgeschwindigkeit nachgestellt, um Zufallsschwankungen im Block selbst auszugleichen, beispielsweise Hohlräume, die die Abscheidungsmenge beeinflussen können.
Die Erfindung besteht ferner aus einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit Mitteln, die bewirken, daß das Band sich mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit entlang einer vorbestimmten Durchgangsstrecke bewegt, und weiteren Vorrichtungen, um das Band nacheinander zu behandeln, wenn es sich entlang der Durchgangsstrecke bewegt, wobei die weiteren Vorrichtungen eine Vorwärmeinrichtung aufweisen, um das Band auf die Vorwärmtemperatur zu erwärmen, einen Abschmelzabscheider, der geeignet ist, den Block festzuhalten und den Block mit der vorgegebenen Blockgeschwindigkeit entlang einer Achse des Blocks zum Anstoßen an die Seite des vorgewärmten Bandes anzutreiben, wodurch die Ablagerung auf die Seite des Bandes aufgebracht wird, und eine Trocknungseinrichtung, wodurch die Ablagerung auf eine Aushärtetemperatur weitererhitzt wird, um einen festhaftenden, ausgehärteten Farbüberzug auf dem Band zu erzeugen.
Der Ausdruck "Block" bezeichnet in der hier vorgenommenen Verwendung einen Körper mit einer Längsachse und mit konstanter Querschnittsform in zu dieser Achse lotrechten Ebenen. Ein bevorzugter Block dieser Art ist ein Winkelprisma. Es wird sich zeigen, daß die Prallfläche auf dem Band konstant bleibt, wenn ein solcher Block axial, d. h. in Richtung seiner Längsachse, gegen ein flaches Band angetrieben wird.
- In einigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese Zusatzvorrichtung ferner eine Verteilungsvorrichtung zum Verteilen der Erstablagerung über eine vorbestimmte Fläche des Substrats umfassen, die größer ist als diejenige, die von der Erstablagerung bedeckt oder eingenommen wurde. Eine derartige Verteilungsvorrichtung kann ein einfaches Abstreifmesser aufweisen. Zudem sind vorzugsweise Glättungsvorrichtungen vorgesehen, um je nach Sachlage die exponierte Fläche der Erstablagerung oder der Ablagerung nach dem Verteilen zu glätten. In einigen Fällen können die Verteilungs- und Glättungsvorrichtung als separate Einheiten vorliegen, während in anderen die Verteilungsvorrichtung auch zum Glätten der verteilten Ablagerung dienen kann.
In der Tat sind in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung neuartige Verteilungsvorrichtungen vorgesehen, die nicht nur zum Verteilen der Ablagerung, sondern auch zum Erzeugen eines glatten Endüberzugs aus nasser Farbe geeignet sind. Diese Vorrichtungen können eine einzige glattflächige, motorgetriebene Druckwalze aufweisen, die auf die Anfangsablagerung drückt und sie gegen das Substratband preßt. Die Walze ist bevorzugt so angetrieben, daß ihre Oberflächengeschwindigkeit nicht mit der Bandgeschwindigkeit identisch ist. Eine solche Walze wirkt als Schaberklingenvorrichtung, um die Anfangsablagerung zu verteilen und "bügelt" die Ablagerung infolge ihrer Drehbewegung, um eine glatte Oberfläche darauf zu erzeugen.
Alternativ kann eine Doppelfunktions-Verteilungs- und Glättungsvorrichtung einen auf der Erstablagerung aufschlagenden Gasvorhang aufweisen. Ein derartiger Vorhang kann durch eine Düse oder öffnung definiert und gelenkt sein, die sich quer zu dem Band erstreckt. Aus dieser Düse tritt ein den Vorhang bildender Gasstrom aus und wird derart gesteuert, daß der Vorhang das Strömen der flüssigen Ablagerung durch ihn hindurch hemmt, aber nicht verhindert.
In jedem Fall baut sich die Erstablagerung bei Erreichen der Verteilungs- und Glättungsmittel in einem gewissen Maße auf, bevor sie als glatter Überzug auf dem Band darunter herauskommt. Daher erzeugen die eben erwähnten kombinierten Verteilungs- und Glättungsmittel im Betrieb etwas, was als "angehäufter" Wulst aus flüssiger Farbe bezeichnet werden kann, der sich unmittelbar angrenzend an die Stromaufwärtsseite dieser Mittel quer über das Band erstreckt. Die grobe und/oder diskontinuierliche Anfangsablagerung speist den genannten angehäuften Wulst, und der herauskommende glatte Überzug entzieht ihm Farbe.
Wo die Flüssigkeitsmenge in dem abgelagerten Material richtig festgesetzt ist, kann die Verteilungsvorrichtung es bis zu den Kanten des Bandes, aber nicht darüber hinaus verteilen. Das heißt, die verteilte Ablagerung kann die gesamte Breite des Bandes überziehen, ohne daß es dort ein bedeutendes Überlaufen gibt.
In bevorzugten Ausführungsformen sind Vorschubgeschwindigkeit Überwachungs- und -Steuermittel vorgesehen. Diese Mittel sprechen auf die Größe des angehäuften Wulstes an und stellen die Bandgeschwindigkeit oder die Blockgeschwindigkeit, bevorzugt letztere, so ein, daß zufällige Hohlräume o. a. im Block ausgeglichen werden, die ansonsten die Abscheidungsrate beeinflussen würden.
Daher stützt sich die Erfindung auf die Einschätzung, daß die Abscheidungsrate bei einem Schmelzbeschichtungsverfahren der Art, bei der ein Farbblock und ein vorgewärmtes Substrat verwendet werden, durch Kontrollieren der Bandgeschwindigkeit und der Blockgeschwindigkeit gesteuert werden kann, vorausgesetzt, die Geschwindigkeiten sind derart, daß die gesamte vom Block abgeschmolzene Farbe auf dem Band mitgeführt wird. Wenn diese Zusatzklausel nicht erfüllt ist, dann steigt der Druck zwischen Block und Band in erfindungsgemäßen Systemen bis zu dem Punkt, wo das System versagt, indem der Block splittert oder nachteilig deformiert wird oder ähnliches. Falls die erste flüssige Ablagerung diskontinuierlich ist, wird diese Klausel dadurch zuverlässig erfüllt, daß weitere Farbe von einer eher kontinuierlichen Ablagerung immer mitgenommen werden könnte, deshalb die erklärte Vorliebe für diskontinuierliche Abscheidung, eine Präferenz, die bis dato als vollkommen inakzeptabel angesehen und zuvor um jeden Preis vermieden wurde. Gemäß der Erfindung ist eine anfänglich diskontinuierliche Ablagerung, z. B. eine fleckige oder streifige Ablagerung, akzeptabel, zumindest wenn die zuvor genannte Doppelfunktions- Verteilungs- und Glättungsvorrichtung zum nachfolgenden Ausgleich verwendet wird, und zwar wegen der durch die Erfindung verfügbar gemachten leichten und exakten Kontrolle über die Ablagerungsrate, d. h. die pro Substratflächeneinheit abgelagerte Flüssigkeitsmenge.
Des weiteren ist es beim kontinuierlichen Färben von Metallblech durch Schmelzbeschichtung manchmal günstig, Farbkörper mit großem Querschnitt zu verwenden, so daß Körper, die nicht störend lang sind, nichtsdestoweniger eine beachtliche Zeit abgeschmolzenes Material liefern können. Dies ermöglicht in wünschenswerter Weise lange Zeitabstände beim Ersetzen verbrauchter Körper durch neue.
Offensichtlich setzt die Breite des gerade gefärbten Bandes der Abmessung des quer zu dem Band verlaufenden Blockquerschnitts eine Grenze, und bisher hat die Abmessung des längs des Bandes (in Fortbewegungsrichtung) verlaufenden Blockquerschnitts bei gegebenen Bandtemperaturen, Farbzusammensetzungen und Bandgeschwindigkeit der Mindestdicke einer kontinuierlichen Ablagerung, die durch Verringerung des Wischdrucks erhalten werden kann, eine Grenze gesetzt. Die Erfindung beseitigt diese Einschränkung und ermöglicht längere Farbblockabmessungen in Bandfortbewegungsrichtung, als dies bisher für eine benötigte Beschichtungsdicke möglich war.
Die Erfindung macht auch die Verwendung einer relativ geringen Anzahl von Lagerblockgrößen zum Färben von Substratbändern mit einer großen Breitenvielfalt möglich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend wird beispielhaft eine Ausführungsform der oben beschriebenen Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Durchlauf- Blechbeschichtungsfertigungsstraße;
Fig. 2 ist eine Detailansicht ähnlich Fig. 1 der Verteilungs- und Glättungsvorrichtung nach Fig. 1, auf einen größeren Maßstab gebracht.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform der Erfindung läßt man ein einseitig durchgehend zu färbendes Stahlblech 1 nacheinander durch einen Vorwärmofen 2, einen Abschmelzabscheider 3, eine Verteilungs- und Glättungsvorrichtung 4, einen Trockenofen 5 und ein Härtebad 6 laufen.
Die dargestellte Vorrichtung kann ein einheitliches Endteil einer Durchlauf-Galvanisierstraße sein, aber meistens wird sie von einer herkömmlichen Abrollmaschine (nicht dargestellt) beschickt, die mit einer Vorratsrolle Blech bestückt ist. Das aus dem Bad 6 austretende beschichtete Blechband wird von einer herkömmlichen Aufrollmaschine (nicht dargestellt) aufgenommen, und die Fertigungsstraße wäre mit anderen herkömmlichen Zusatzvorrichtungen versehen, wie Sammeleinrichtungen und Mittel zur Aufrechterhaltung der Blechbandspannung.
Das ankommende Blechband 1 ist in geeigneter Weise für die Aufnahme eines Farbdeckanstriches vorbehandelt, d. h. eventuell geglättet, gereinigt und wahrscheinlich grundiert. Alle diese Arbeitsgänge können mit herkömmlichen Mitteln durchgeführt werden. Insbesondere kann das Band auf übliche Weise mit einer Grundierungsfarbe auf Lösungsmittelbasis grundiert werden, wobei das Band mit einer flüssigen Grundierungsfarbschicht darauf durch einen herkömmlichen Trockenofen geleitet wird, um das Lösungsmittel auszutreiben und die Grundierung auszuhärten. Die Grundierungsschicht ist vorzugsweise sehr dünn, bevorzugt ca. 5 Mikron, und daher braucht bei dieser Struktur nur relativ wenig Lösungsmittel verwendet werden. Alternativ dazu kann die Grundierungsschicht selbst mit einem Verfahren oder einer Vorrichtung zur Schmelzbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden.
Das grundierte Blech tritt aus dem Grundierungstrockenofen mit einer Temperatur aus, die zumindest annähernd derjenigen entspricht, die zum Abschmelzen der festen, uneingestellten Farbzusammensetzung erforderlich ist. Natürlich kann bei Anlagen, bei denen das Band von der Grundierstation direkt zur Deckbeschichtungsstation vorrückt, der Grundierungsofen so gesteuert werden, daß sichergestellt ist, daß das Band ihn mit einer geeigneten Temperatur verläßt. Im Normalfall durchläuft das grundierte Blech jedoch einen dafür bestimmten Vorwärmofen 2, um diese Temperatur zu erreichen, die bevorzugt im Bereich von 160ºC bis 240ºC liegt, und gelangt dann zum Abschmelzabscheider 3.
Der Abscheider 3 umfaßt einen Schacht oder Rinne 7 zur Anordnung eines Blocks 8 einer polymeren, in der Hitze aushärtenden Farbzusammensetzung. Der Block 8 kann an einem Gewindeschaft oder Zuführspindel 9 befestigt sein, z. B. durch ein in den Block 8 eingebettetes und am unteren Ende der Zuführspindel 9 befestigtes Montageteil (nicht dargestellt), das durch eine Ringmutter 10 verläuft. Die Ringmutter 10 kann durch ein von einem Motor 12 mit Drehzahlregelung angetriebenes Schraubenzahngetriebe 11 gedreht werden. Auf diese Weise wird der Block 8 entlang seiner Längsachse zum Anstoßen an das Blechband 1 angetrieben, und zwar mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, die von der Geschwindigkeit des Motors 12 abhängt.
Alternativ kann der Schacht oder die Rinne den Block durch Reibung festhalten und das Ende der Zuführspindel, oder vorzugsweise einer Lastverteilungsplatte darauf, kann einfach auf den Block einwirken und ihn durch Überwinden der Reibungshemmung vorwärts stoßen.
Im Gebrauch kann der Motor 12 mit einem Tachometer ausgestattet sein, der ein Ausgangsspannungssignal liefert, das mit einer festen Bezugsspannung verglichen werden kann, und eine auf die Differenz zwischen dem Tachometersignal und der Bezugsspannung ansprechende gedämpfte Steuerschaltung kann die Motorgeschwindigkeit so einstellen, daß die Differenz auf null gebracht wird. Das heißt, der Motor kann Teil eines herkömmlichen Servomechanismus mit Rückkopplungsregelung sein, und die Bezugsspannung kann auf jeden gewünschten Wert gesetzt werden, um eine entsprechende Fixgeschwindigkeit zu erzeugen, mit der der Block 8 gegen das Blechband 1 getrieben wird. Diese vorbestimmte Blockgeschwindigkeit wird passend zur gewünschten Beschichtungsdicke festgelegt, wie nachstehend umfassender beschrieben wird.
Das den Block 8 berührende Blechband 1 ist heißer als die Glasumwandlungstemperatur des polymeren Materials in dem Block, und daher wird eine unausgehärtete Farbzusammensetzung von der Unterseite des Blocks abgeschmolzen und von dem Band als Ablagerung 13 darauf abgetragen. Die Abschmelzrate wird durch einige Parameter beeinflußt, und zwar die Querschnittsfläche des Blocks, die Farbzusammensetzung, die Bandgeschwindigkeit und -temperatur, aber dort, wo alle vorhergehenden Werte fix sind, wie es im vorliegenden Fall bevorzugt wird und auch in einer normalen Produktionsstätte wäre, wird sie dann absolut von der Blockgeschwindigkeit bestimmt. In ähnlicher Weise wird dann die pro Flächeneinheit des Bandes abgelagerte Menge an flüssiger Farbe durch die Blockgeschwindigkeit bestimmt.
In Experimenten im Vorfeld der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß bei Gleichbleiben aller erwähnten Parameter, einschließlich der Bandgeschwindigkeit, die Blockgeschwindigkeit dann so eingestellt werden kann, daß eine diskontinuierliche, fleckige, streifige oder gesprenkelte Ablagerung erzeugt wird, wobei die einzelnen Flecken oder Streifen ein scheinbar zufälliges Muster bilden, aber wobei die Musterdichte, über eine im Vergleich zu jedem Fleck oder Streifen große Fläche gemessen, gleichmäßig ist. Es scheint in der Beobachtung, daß in kleinen vorstehenden Flächen der Kontaktseite des Blocks Farbe gegen das Band gepreßt und dadurch geschmolzen und abgetragen wird. Diese Flächen scheinen dann Ausnehmungen zu werden, und der Kontakt wird auf andere kleine Flächen übertragen, und so geht der Prozeß weiter, wobei Kontaktpunkte zufällig, aber gleichmäßig über die gesamte Block/Band-Grenzfläche wandern.
In einer gegebenen Situation kann eine geeignete Blockgeschwindigkeit durch Berechnen bestimmt werden. Es kann natürlich eine computerisierte Steuereinrichtung verwendet werden, wobei ein zur Bandgeschwindigkeit proportionales Signal in Form von Eingangsdaten an einen Computer angelegt wird und den Computer in die Lage versetzt, die für eine gegebene Beschichtungsdicke benötigte momentane Blockgeschwindigkeit zu berechnen und die Servobezugsspannung und demzufolge die vorbestimmte Blockgeschwindigkeit entsprechend festzusetzen. Die fertige Überzugdicke liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 25 Mikron, bevorzugt 15 Mikron, und Schichten dieser Stärke können mit Verfahren und Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik nicht zuverlässig als am Anfang kontinuierliche Ablagerungen aufgebracht werden.
Der Block 8 kann aus einer beliebigen Farbzusammensetzung auf Basis eines hochfesten, in der Hitze aushärtenden Polymers bestehen, wobei das Polymer eine Glasumwandlungstemperatur besitzt, die deutlich unter den geeigneten Betriebstemperaturen für das vorgewärmte Blechband liegt. Geeignete Polymere weisen Polyester-, silikonmodifizierte Polyester-, Epoxyd-, Acryl-, Melamin-Formaldehyd- und Urethan-Harze oder Gemische daraus auf.
Danach wird die so auf dem Blechband 1 gebildete flüssige Schicht 13 der Farbzusammensetzung von der Verteilungs- und Glättungsvorrichtung 4 über die gesamte Bandfläche verteilt und gleichzeitig geglättet.
Die Verteilungs- und Glättungsmittel 4 weisen eine Druckwalze 14 mit einer widerstandsfähigen, fest elastischen, glatten, elastomeren Oberflächenschicht auf, die in Verbindung mit einer Andruckwalze 15 arbeitet. Die Andruckwalze 15 liefert die Rückstoßkraft, die der Druckwalze 14 den Druck gegen die Ablagerung ermöglicht.
Die Druckwalze 14 ist motorbetrieben und kann in beide Richtungen drehen. Vorzugsweise wird sie jedoch so gedreht, daß der die Ablagerung berührende Teil ihrer gekrümmten Oberfläche sich mit einer Geschwindigkeit, die etwa 1 bis 20 % derjenigen des Bandes beträgt, in dieselbe Richtung wie das Band 1 bewegt. Es hat sich herausgestellt, daß dabei eine sehr glatte Oberfläche auf dem herauskommenden Farbüberzug 16 erzeugt wird.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, führt die diskontinuierliche Ablagerung 13 in einen angehäuften Wulst 17 aus flüssiger Farbe, der durch die Druckwalze 14 unmittelbar stromaufwärts vor ihr selbst aufgebaut wird. Der angehäufte Wulst 17 erstreckt sich normalerweise genau bis an die Kanten des Blechbandes 1, ist aber an den Kanten sehr dünn (idealerweise null). Der Überzug 16 mit der benötigten vorbestimmten Dicke über die Gesamtfläche des Blechandes 1 wird von dem Wulst 17 abgezogen und kommt unter der Druckwalze 14 heraus.
Zur Überwachung der Größe des Wulstes 17 kann ein herkömmlicher Laser- oder anderer Wegsensor 18 vorgesehen sein. Bevorzugt sind zwei derartige Sensoren vorgesehen, wovon einer an oder nahe jeder Kante des Blechbandes 1 angeordnet ist, wo der Wulst idealerweise fast nicht erfaßbar ist. Derartige Sensoren weisen einen Sender und einen Empfänger auf. Der Sender sendet einen gezielten Laserstrahl aus, und der Empfänger erzeugt ein elektrisches Signal, das von dem Licht abgenommen wird, welches vom Ziel zurückgeworfen wird. Das empfangene Licht und somit das elektrische Signal, das erzeugt wird, variiert mit der Entfernung des Zieles vom Sender. Falls diese Sensoren einen übergroßen oder unterdimensionierten angehäuften Wulst erfassen, können ihre Signale dazu verwendet werden, die Blockgeschwindigkeit des Blocks 8 zu modifizieren. Im vorliegenden Fall können diese Signale zur Modifizierung der Bezugsspannung des Servosystems einschließlich des Motors 12 verwendet werden, um dadurch die gesteuerte Geschwindigkeit dieses Motors nachzustellen.
Für den Fall, daß die Signale von den zwei Sensoren 18 nicht gleich sind, was anzeigt, daß der Wulst 17 über die Breite des Blechbandes 1 nicht symmetrisch ist, kann ein Korrektureingriff erfolgen. Dieser Eingriff kann darauf hinauslaufen, daß die an die Enden der Druckwalze 14 angelegten Lasten eingestellt werden, um die Druckverteilung auf die abgelagerte Farbe zu modifizieren und/oder die Stellung des Blocks 8 seitlich des Bandes 1 einzustellen.
Falls die Verteilungs- und Glättungsmittel einen Gasvorhang aufweisen, hängt ihr Betrieb in gewissem Maße von Faktoren ab, wie dem Flüssigkeitsgrad des Beschichtungsmaterials bei der betreffenden Temperatur und ähnlichen äußeren Parametern, die spezifisch für einen besondere Funktion sind. Er hängt auch von internen Bauzahlen der Verteilungs- und Glättungsvorrichtung ab, nämlich der Breite der Düse, dem Abstand der Düse vom Band und dem Gasdruck. In der Praxis, wo die externen Parameter sich von Zeit zu Zeit ändern können, ist es angemessen, den Gasdruck und/oder den Düsenabstand vom Band passend einzustellen, und in bevorzugten Ausführungsformen sind die Gas-Verteilungs- und -Glättungsmittel in dieser Hinsicht einstellbar.
Es sei besonders betont, daß die Zeichnungen schematische Darstellungen sind. In der Praxis sind der Abscheider 3 und die Verteilungs- und Glättungsvorrichtung so angeordnet, daß der flüssigen Ablagerung 13 nicht genügend Zeit bleibt, vor Erreichen der Verteilungs- und Glättungsvorrichtung durch Vernetzung in bedeutendem Maße an Viskosität zuzunehmen.
Direkt nach Austreten aus der Verteilungs- und Glättungsvorrichtung 4 läuft das beschichtete Blechband durch den Trockenofen 5, in dem die Beschichtung auf eine Aushärtetemperatur von etwa 220 bis 270ºC erhitzt wird, wodurch sie ausgehärtet wird.
Der ausgehärtete Farbüberzug und das Blechband können dann durch Durchlaufen des Bades 6 abgeschreckt oder auf andere Weise auf Raumtemperatur abgekühlt werden, um als fertiges Produkt wieder aufgerollt und entnommen zu werden.
Es ist daher verständlich, daß die dargestellte Ausführungsform der oben beschriebenen Erfindung nur ein Beispiel ist und andere Ausführungsformen, die erhebliche Detailabweichungen aufweisen, innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
Beispielsweise kann der Mechanismus zum Antreiben des Farbblocks zum Anstoßen mit dem Band jede Form annehmen, die mit der vorgesehenen vorbestimmten Blockgeschwindigkeit oder Förderrate vereinbar ist, wie sie sich von einem vorbestimmten angelegten Druck unterscheidet.
Es kann eine Vielzahl von nahe aneinandergrenzenden Abscheidern und eine Vorrichtung geben, um einen in Betrieb zu setzen, während der andere neu beladen wird und umgekehrt.
Der Mechanismus zum Vorwärtsdrücken des Blocks in einem ansonsten ähnlichen Abscheider wie das dargestellte Beispiel, kann einen pneumatischen oder hydraulischen Druckgeber unter Steuerung eines Positionssensors aufweisen, der den Betriebsfluiddruck so variiert, daß eine konstante Blockbewegungsgeschwindigkeit gewährleistet ist.
Es können zwei hintereinander angeordnete Vorrichtungen zum Verteilen und Glätten der Anfangsfarbablagerung vorhanden sein, nämlich ein stromaufwärts angeordneter Verteiler, gefolgt von einem stromabwärts angeordneten Glätter. Für den Fall, daß es sich bei beiden um Gasvorhänge handelt, können sie beide aus einer einzigen Lieferkammer stammen, obwohl der jeweilige Gasdruck vorzugsweise unabhängig einstellbar wäre.
Wo beide Seiten eines Bandes beschichtet werden sollen, würden der Abscheider und die verteilungs- und Glättungsvorrichtung dupliziert, wobei jeweils eine auf einer Seite des Bandes und die jeweils andere auf der anderen Seite des Bandes angeordnet wäre. In diesem Fall kann das Band so angeordnet sein, daß es sich vertikal zwischen dem Abscheiderpaar und dem Verteilungsund Glättungsvorrichtungspaar fortbewegt. Vorzugsweise sind der Abscheider und die Verteilungs- und Glättungsvorrichtung auf einer Seite des Bandes jeweils in Eingriff mit denjenigen auf der anderen, um die auf das Band ausgeübten Kräfte aufzuheben. Es können auch gegenüberliegende Gasdruckstabilisatoren der allgemein als Tragkörper bezeichneten Art, einer auf jeder Seite des Bandes, zur Stabilisierung der Bandspur verwendet werden und falls Gasvorhang-Verteilervorrichtungen verwendet werden, kann jede Vorhangdüse in vorteilhafter Weise eine der Druckdüsen des Tragkörpers auf dessen Bandseite sein.

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen Bestreichen zumindest eines Teiles zumindest einer Seite eines sich bewegenden Substratbandes (1) unter Verwendung einer Farbzusammensetzung auf Basis eines in der Hitze aushärtenden Polymers mit einer Glasumwandlungstemperatur, aufweisend die Schritte Vorwärmen des Bandes (1) auf eine Vorwärmtemperatur über der Glas umwandlungstemperatur, Bewegen des vorgewärmten Bandes (1) mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit, Antreiben eines festen Blocks (8) der Farbzusammensetzung entlang einer Achse des Blocks (8) zum Anstoßen an der Seite des vorbeilaufenden Bandes (1) mit einer vorgegebenen Blockgeschwindigkeit, so daß veranlaßt wird, daß eine flüssige Ablagerung (13) der Farbzusammensetzung von dem Block (8) weg auf die Seite des Bandes (1) aufgetragen wird, und danach weiteres Erhitzen der Ablagerung (13) zur Erzeugung eines in der Hitze ausgehärteten Farbüberzugs, der zumindest den Teil der Seite des Bandes (1) bedeckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend den weiteren Schritt des Glättens der Ablagerung (13) vor deren Weitererhitzung.

3. Verfahren nach Anspruch 2, aufweisend den weiteren Schritt des Verteilens der Ablagerung (13), so daß sie sich ohne Unterbrechung von Kante zu Kante des Bandes (1) erstreckt, vor deren Glättung.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Block (8) schmaler ist als das Band (1).

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Block (8) so breit ist wie das Band (1), aber die Ablagerung (13) diskontinuierlich ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Verteilung durch eine Verteilungsvorrichtung (4) erfolgt, die einen angehäuften Wulst (17) der flüssigen Farbzusammensetzung erzeugt, der sich von Kante zu Kante des Bandes (1) erstreckt, und wobei die Blockgeschwindigkeit nach Bedarf eingestellt wird, um zumindest einen Teil des angehäuften Wulstes (17) auf einer im wesentlichen konstanten Größe zu halten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Teil des angehäuften Wulstes (17) mit jedem seiner zwei Endabschnitte an die Kanten des Bandes (1) angrenzt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Mitteln, die bewirken, daß das Band (1) sich mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit entlang einer vorbestimmten Durchgangsstrecke bewegt, und weiteren Vorrichtungen, um das Band (1) nacheinander zu behandeln, wenn es sich entlang der Durchgangsstrecke bewegt, wobei die weiteren Vorrichtungen eine Vorwärmeinrichtung (2) aufweisen, um das Band (1) auf die Vorwärmtemperatur zu erwärmen, einen Abschmelzabscheider (3), der geeignet ist, den Block (8) festzuhalten und den Block mit der vorgegebenen Blockgeschwindigkeit entlang einer Achse des Blocks (8) zum Anstoßen an die Seite des vorgewärmten Bandes (1) anzutreiben, wodurch die Ablagerung (13) auf die Seite des Bandes (1) aufgebracht wird, und eine Trocknungseinrichtung (5), wodurch die Ablagerung (13) auf eine Aushärtetemperatur weitererhitzt wird, um einen festhaftenden, ausgehärteten Farbüberzug auf dem Band (1) zu erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, weiter aufweisend eine Verteilungsvorrichtung (4) zum Verteilen der Ablagerung (13) über das Band (1) von dessen einer Kante zur anderen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, weiter aufweisend eine Glättungsvorrichtung (14) zum Glätten der Ablagerung (13).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Verteilungsvorrichtungen (4) einen angehäuften Wulst (17) aus flüssiger Farbe erzeugen, der sich von Kante zu Kante des Bandes (1) erstreckt, und weiter aufweisend Vorschubgeschwindigkeit-Überwachungs- und -Steuermittel (12, 18), die zur Bestimmung der Blockgeschwindigkeit auf die Größe zumindest eines Teils des Wulstes (17) ansprechen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, weiter aufweisend eine Doppelfunktions-Verteilungs- und Glättungsvorrichtung (4) mit einer motorgetriebenen Druckwalze (14), die sich quer über das Band (1) erstreckt und in geeigneter Weise auf die Ablagerung (13) drückt, und einer Stützvorrichtung (15) zum Abstützen des Bandes (1) gegen den Druck der Druckwalze (14).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der mit der Ablagerung (13) in Kontakt stehende Teil der Oberfläche der Druckwalze (14) sich mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 20 % der Bandgeschwindigkeit in dieselbe Richtung wie das Band (1) bewegt.